JPWO2018220670A1 - Observation device - Google Patents
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Abstract
装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を標識せずに観察することを目的として、本発明に係る観察装置(1)は、試料(X)の下方から上方に向けて照明光を射出する照明光学系(6)と、照明光学系(6)から射出された照明光が試料(X)の上方で反射されて試料(X)を透過した透過光を試料(X)の下方において照明光学系(6)とは別経路で撮影する対物光学系(5)とを備え、対物光学系(5)が、瞳面近傍に部分的に透過率を低下させかつ光の位相を変調する瞳変調素子を備え、照明光学系(6)が、光源(6a)と、光源(6a)からの光を特定の射出領域(6e1)に制限する照明領域制限部(6c1)と、照明領域制限部(6c1)による射出領域(6e1)を対物光学系(5)の光軸(A)に直交する方向に調節可能な照明位置可変機構(6c2)とを備える。The observation device (1) according to the present invention emits illumination light upward from below the sample (X) for the purpose of observing a subject such as a cell without labeling without increasing the size of the device. An illumination optical system (6), and illumination light emitted from the illumination optical system (6) is reflected above the sample (X) and illuminates transmitted light transmitted through the sample (X) below the sample (X). An objective optical system (5) for taking an image on a different path from the optical system (6), wherein the objective optical system (5) partially reduces the transmittance near the pupil plane and modulates the phase of light. An illumination optical system including a modulation element, an illumination optical system configured to restrict a light from the light source to a specific emission area, and an illumination area restriction unit; The emission area (6e1) by (6c1) is set in the direction orthogonal to the optical axis (A) of the objective optical system (5). And a section capable of illuminating position changing mechanism (6c2).
Description
本発明は、観察装置に関するものである。 The present invention relates to an observation device.
細胞等の被写体を標識せずに観察する装置として、位相差観察法や微分干渉観察法を用いた観察装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As an apparatus for observing a subject such as a cell without labeling, an observation apparatus using a phase difference observation method or a differential interference observation method is known (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の観察装置は、被写体を挟んで撮影光学系と照明光学系とを配置する必要があり、装置が大型化、複雑化するという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を標識せずに観察することができる観察装置を提供することを目的としている。However, the observation apparatus disclosed in
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide an observation apparatus that can observe a subject such as a cell without labeling without increasing the size of the apparatus.
本発明の一態様は、試料の下方から上方に向けて照明光を射出する照明光学系と、該照明光学系から射出された前記照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において前記照明光学系とは別経路で撮影する対物光学系とを備え、該対物光学系が、瞳面近傍に部分的に透過率を低下させかつ光の位相を変調する瞳変調素子を備え、前記照明光学系が、光源と、該光源からの光を特定の射出領域に制限する照明領域制限部と、該照明領域制限部による前記射出領域を前記対物光学系の光軸に直交する方向に調節可能な照明位置可変機構とを備える観察装置である。 One embodiment of the present invention is an illumination optical system that emits illumination light upward from below the sample, and the illumination light emitted from the illumination optical system is reflected above the sample and transmitted through the sample. An objective optical system for photographing transmitted light under a path different from the illumination optical system below the sample, wherein the objective optical system partially reduces the transmittance near the pupil plane and modulates the phase of light. The illumination optical system includes a light source, an illumination area restriction unit that restricts light from the light source to a specific emission area, and an emission area defined by the illumination area restriction unit. An observation device including an illumination position variable mechanism that can be adjusted in a direction perpendicular to the optical axis.
本態様によれば、光源から発せられた照明光は試料の下方から上方に向けて射出された後、試料の上方において反射されて試料を上方から下方に透過させられる。試料を透過した透過光は、試料の下方に配置されている照明光学系とは別経路の対物光学系によって撮影される。光源および対物光学系の両方を試料の下方に配置したので、装置を大型化させることなく、透過光を撮影することにより細胞等の被写体を標識せずに観察することができる。 According to this aspect, after the illumination light emitted from the light source is emitted upward from below the sample, it is reflected above the sample and transmitted through the sample from above. The transmitted light transmitted through the sample is photographed by an objective optical system that is different from the illumination optical system disposed below the sample. Since both the light source and the objective optical system are arranged below the sample, the subject such as cells can be observed without labeling by photographing the transmitted light without increasing the size of the apparatus.
また、光源から発せられた光は照明領域制限部によって射出領域が制限された照明光となって試料に照射され、対物光学系の瞳面近傍に入射される。瞳面近傍に配置されている瞳変調素子には、透過率が部分的に低下した領域が備えられているので、試料を通過しない光が透過率の部分的に低下した領域を通過するように設定しておくことにより、試料を通過しない光は減衰されさらに位相が遅れて像面に達する。 The light emitted from the light source is illuminated on the sample as illumination light whose emission area is limited by the illumination area limiting unit, and is incident near the pupil plane of the objective optical system. The pupil modulation element arranged near the pupil plane has a region where the transmittance is partially reduced, so that light not passing through the sample passes through the region where the transmittance is partially reduced. By setting, light that does not pass through the sample is attenuated and reaches the image plane with a further delay in phase.
一方、試料を通過した光は試料内の微小構造により回折する光と回折しない光(0次回折光)とに分かれる。0次回折光は、瞳面近傍に配置されている瞳変調素子の透過率が部分的に低下した領域を通過して減衰され、さらに位相が遅れて像面に達する。試料において回折された光は瞳変調素子の透過率が低下させられていない領域を透過するのであまり減衰せず、かつ位相がπ/4遅れて像面に達する。 On the other hand, light that has passed through the sample is divided into light that is diffracted by the microstructure in the sample and light that does not diffract (0th-order diffracted light). The zero-order diffracted light is attenuated by passing through a region where the transmittance of the pupil modulation element arranged near the pupil plane is partially reduced, and reaches the image plane with a further delay in phase. The light diffracted by the sample passes through the region of the pupil modulation element where the transmittance is not reduced, so that it does not attenuate much and reaches the image plane with a phase delayed by π / 4.
これにより、試料を通過しなかった光は瞳変調素子で減衰させられて暗くなり、試料を通過した光は0次回折光と回折光の両方の位相遅れ量が同じなので両者の位相差は0となり、干渉して、試料を通過しなかった光より明るい像を形成する。すなわち、試料が細胞である場合、細胞は明るさムラがなく等方的で、回折光を利用することにより細胞内の微細構造まで観察可能な明るい像を得ることができる。 As a result, light that has not passed through the sample is attenuated by the pupil modulator, and becomes darker. Since the light that has passed through the sample has the same phase delay amount for both the zero-order diffracted light and the diffracted light, the phase difference between the two becomes zero. , Interfere and form an image that is brighter than the light that did not pass through the sample. That is, when the sample is a cell, the cell is isotropic without brightness unevenness, and a bright image observable even to a fine structure in the cell can be obtained by using the diffracted light.
そして、この場合において、本態様によれば、試料の上方に配置されている反射面が傾斜しても、照明位置可変機構の作動により、照明領域制限部による射出領域を対物光学系の光軸に直交する方向に調節することによって、上記条件を満たすように照明光の射出領域を調節することができる。 In this case, according to this aspect, even if the reflection surface disposed above the sample is inclined, the operation of the illumination position variable mechanism causes the emission area by the illumination area restriction unit to move along the optical axis of the objective optical system. By adjusting in the direction orthogonal to the above, the emission area of the illumination light can be adjusted to satisfy the above condition.
上記態様においては、前記照明位置可変機構が前記光軸回りの周方向に間隔をあけた複数位置に配置された前記射出領域を前記光軸に直交する方向に個別に調節可能であってもよい。
このようにすることで、複数の方向からの照明光によって試料を際立たせた明るい像による観察を行うことができる。In the above aspect, the illumination position variable mechanism may be capable of individually adjusting the emission regions arranged at a plurality of positions spaced apart in a circumferential direction around the optical axis in a direction orthogonal to the optical axis. .
By doing so, it is possible to perform observation with a bright image in which the sample is distinguished by illumination light from a plurality of directions.
また、上記態様においては、前記照明領域制限部がマスクであり、前記照明位置可変機構が前記マスクを移動させてもよい。
このようにすることで、簡易に照明光の射出領域を調節することができる。Further, in the above aspect, the illumination area restriction unit may be a mask, and the illumination position variable mechanism may move the mask.
This makes it possible to easily adjust the emission area of the illumination light.
また、上記態様においては、前記照明領域制限部が、前記照明光を前記光軸に沿う方向に通過させる複数の窓部を有する平板状の固定マスクと、該固定マスクに対して該固定マスクの表面に沿って異なる方向に移動させられる複数の可動マスクとを備えていてもよい。
このようにすることで、固定マスクによって複数の窓部を通過する照明光のみに制限し、固定マスクに対して可動マスクを移動させることにより、固定マスクによって制限された照明光の内の一部を射出させる射出領域を簡易に調節することができる。Further, in the above aspect, the illumination region limiting section has a flat fixed mask having a plurality of windows through which the illumination light passes in a direction along the optical axis, and the fixed mask is formed with respect to the fixed mask. A plurality of movable masks that can be moved in different directions along the surface.
In this way, only the illumination light passing through the plurality of windows is limited by the fixed mask, and by moving the movable mask with respect to the fixed mask, a part of the illumination light limited by the fixed mask is Can be easily adjusted.
また、上記態様においては、前記可動マスクが、前記光軸回りに回転可能に支持され、前記光軸回りの異なる周方向位置に径方向位置を異ならせて配置された複数の窓部を備えていてもよい。
このようにすることで、可動マスクを光軸回りに回転させることにより、照明光を射出させる窓部を切り替えて、射出領域を径方向に移動させることができる。Further, in the above aspect, the movable mask includes a plurality of windows that are rotatably supported around the optical axis and are arranged at different circumferential positions around the optical axis at different radial positions. You may.
With this configuration, by rotating the movable mask around the optical axis, the window for emitting the illumination light can be switched, and the emission area can be moved in the radial direction.
また、上記態様においては、前記光源が、複数の光源部を備え、前記照明領域制限部が、各前記光源部からの前記照明光を前記光軸に直交する方向に異なる前記射出領域から射出させるように制限し、前記照明位置可変機構が、前記光源部を択一的に点灯させてもよい。
このようにすることで、光源部を切り替えて点灯させることにより、照明光を射出させる射出領域を簡易に切り替えることができる。Further, in the above aspect, the light source includes a plurality of light source units, and the illumination region limiting unit emits the illumination light from each of the light source units from a different emission region in a direction orthogonal to the optical axis. The lighting position variable mechanism may alternatively light the light source unit.
In this manner, by switching the light source unit to light up, it is possible to easily switch the emission region from which the illumination light is emitted.
また、上記態様においては、前記照明領域制限部が、各前記光源部から各前記射出領域まで前記照明光を近接させながら導光する光学接続機構を備えていてもよい。
光源からの照明光をコリメートレンズによって集光し、対物光学系の瞳面に照明光の投影像を正確に一致させるには、コリメートレンズの焦点距離を十分に大きく確保する必要があるため、光源から射出領域までの高さ寸法が大きくなるが、光学接続機構を設けることで、各光源が大きくても射出領域を近接させることができ、高さ寸法を低減してコンパクトに構成することができる。Further, in the above aspect, the illumination region restriction unit may include an optical connection mechanism that guides the illumination light from each of the light source units to each of the emission regions while approaching the illumination light.
In order to converge the illumination light from the light source with a collimating lens and accurately match the projected image of the illumination light with the pupil plane of the objective optical system, it is necessary to secure a sufficiently large focal length of the collimating lens. Although the height dimension from the light source to the emission area becomes large, by providing the optical connection mechanism, the emission area can be brought close even if each light source is large, and the height dimension can be reduced to achieve a compact configuration. .
また、上記態様においては、前記光学接続機構が、各前記光源からの前記照明光を混ざらないように区画してもよい。
このようにすることで、光源を切り替えたときに該光源に対応する射出領域のみから照明光を射出させることができる。Further, in the above aspect, the optical connection mechanism may partition the illumination light from each of the light sources so as not to mix.
With this configuration, when the light source is switched, the illumination light can be emitted only from the emission region corresponding to the light source.
また、上記態様においては、前記光学接続機構がライトガイドファイバであってもよい。
このようにすることで、光源から射出された照明光がライトガイドファイバによって導光され、光源よりも面積の小さい射出領域から射出させることができる。ライトガイドファイバを湾曲させることで、高さ寸法を低減してコンパクトに構成することができる。Further, in the above aspect, the optical connection mechanism may be a light guide fiber.
By doing so, the illumination light emitted from the light source is guided by the light guide fiber, and can be emitted from the emission region having a smaller area than the light source. By bending the light guide fiber, it is possible to reduce the height dimension and make the light guide fiber compact.
本発明によれば、装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を標識せずに観察することができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that a subject, such as a cell, can be observed without labeling, without enlarging an apparatus.
本発明の第1の実施形態に係る観察装置1について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置1は、図1に示されるように、細胞等の試料Xを収容した容器2を載置するステージ3と、該ステージ3の下方に配置され、ステージ3を上方から透過して来る光を集光する対物レンズ5aを備え、試料Xを透過した光を撮影する対物光学系5と、対物光学系5の径方向外方に配置され、ステージ3を透過して上方に照明光を射出する対物光学系5とは別経路の照明光学系6と、照明光学系6を制御する制御部(図示略)とを備えている。An
As shown in FIG. 1, an
ステージ3は、対物光学系5および照明光学系6の上方を覆うように、光学的に透明な材質、例えば、ガラスからなる載置台3aを備え、容器2は載置台3aの上面に載置されるようになっている。
容器2は、例えば、天板2aを有する細胞培養フラスコであり、全体的に光学的に透明な樹脂により構成されている。The
The
照明光学系6は、図2に示されるように、対物光学系5の外側に周方向に等間隔を開けて配置された4個のLED光源(光源)6aと、各LED光源6aからの光を拡散させる拡散板6bと、該拡散板6bに近接して備えられ、LED光源6aからの照明光を特定の射出領域に制限するマスク6cと、制限された射出領域から射出され次第に拡散する照明光を略平行光にするコリメートレンズ6dとを備えている。
As shown in FIG. 2, the illumination
マスク6cは、拡散板6bの上面に板厚方向に重ねて配置される平板状の固定マスク(照明領域制限部)6c1および平板状の可動マスク(照明位置可変機構)6c2を備えている。固定マスク6c1は、図3に示されるように、リング板状の遮光部材に、周方向に等間隔を開けて4箇所の照明光を透過させる扇形状の開口(射出領域、窓部)6e1を有している。
The
また、可動マスク6c2は、図4に示されるように、固定マスク6c1の各開口6e1を閉塞する位置にそれぞれ配置され遮光部材に固定マスク6c1の開口6e1よりも径方向の寸法が小さい扇形状の開口(射出領域、窓部)6e2を備えている。各可動マスク6c2は固定マスク6c1の径方向に移動可能に支持されており、制御部によって開口6e2の径方向の位置が調節されるようになっている。これにより、LED光源6aからの光が射出される開口6e2の位置を径方向に調節することができるようになっている。
Further, as shown in FIG. 4, the movable mask 6c2 is disposed in a position to close each opening 6e1 of the fixed mask 6c1, and has a fan-shaped light shielding member whose radial dimension is smaller than the opening 6e1 of the fixed mask 6c1. An opening (emission area, window) 6e2 is provided. Each movable mask 6c2 is supported movably in the radial direction of the fixed mask 6c1, and the position of the opening 6e2 in the radial direction is adjusted by the control unit. Thereby, the position of the opening 6e2 from which the light from the LED
本実施形態において、コリメートレンズ6dは、開口6e2の上部、かつ対物光学系5の光軸A回りに周方向4箇所に配置されている。好ましくは、各コリメートレンズ6dは、光軸A上に中心を有する円上に周方向に等間隔で配置されている。
また、光軸Aの周方向において、コリメートレンズ6dの光軸Bは、開口6e2の位置よりも対物光学系5の光軸A側に配置されている。これにより、LED光源6aから入射された光を略平行光にするとともに、平行光束を光軸Aに沿う方向に傾斜させて射出するようになっている。In the present embodiment, the
Further, in the circumferential direction of the optical axis A, the optical axis B of the
また、図14に示されるように中央に貫通孔6fを設けた単一のコリメートレンズ6dと、貫通孔6f内に対物光学系5を配置してもよい。
コリメートレンズ6dによって傾斜させられて射出された略平行光は、上方に配置されている容器2の天板2aによって反射され、下方の容器2内の液体Y、試料Xおよびステージ3の載置台3aを透過した後に対物光学系5に入射させられるようになっている。Further, as shown in FIG. 14, a
The substantially parallel light that is emitted while being inclined by the
対物光学系5は、図6に示されるように、上方から入射されてきた透過光を集光する対物レンズ5a、瞳面近傍に配置された瞳変調素子5b、フレア絞り5g、結像レンズ5cおよび撮像素子5dを備えている。瞳変調素子5bは、瞳面近傍に配置された明るさ絞り5eの内側に、図5に示されるように、瞳面の中心から径方向に所定距離だけ離れた位置に、輪帯状の位相膜5hを備えている。
As shown in FIG. 6, the objective
位相膜5hは、部分的に透過率を低くするとともに透過する光の位相を変調してπ/4だけ遅らせる機能を有している。符号5fは明るさ絞り5eおよび瞳変調素子5bを支持するガラス板である。
The
このように構成された本実施形態に係る観察装置1の作用について以下に説明する。
照明光学系6のLED光源6aから発せられた照明光は、図1に示されるように、可動マスク6c2の開口6e2を通過することにより、所定の大きさを有する射出領域に制限された光束として上方に向けて射出され、上方に配されているコリメートレンズ6dを通過することによって略平行光に変換されるとともに、コリメートレンズ6dの光軸Aに向かって傾斜する光束となる。The operation of the
As shown in FIG. 1, the illumination light emitted from the LED
コリメートレンズ6dから上方に向かう略平行光は、ステージ3を構成している載置台3a、容器2の底面および液体Yを透過して、容器2の天板2aで反射され、斜め下方の試料Xに斜め上方から照射される偏斜照明となる。そして、容器2内を透過した透過光が容器2の底面および載置台3aを透過した後に対物レンズ5aによって集光され、瞳変調素子5bを通過して結像レンズ5cによって結像され、撮像素子5dによって撮影される。
The substantially parallel light traveling upward from the
すなわち、試料Xを斜め上方から透過する略平行光からなる照明光は、試料Xを透過した透過光が対物レンズ5aによって集光される。図6に示されるように、試料Xが存在しない領域を透過した透過光は、屈折されることなく、略平行光のまま対物レンズ5aに入射するので、対物レンズ5aの瞳面に配置されている瞳変調素子5bにマスク6cの開口6e1,6e2の像を投影した後、結像レンズ5cによって結像され、撮像素子5dにより撮像される。
That is, the illumination light, which is substantially parallel light transmitted through the sample X from obliquely above, is transmitted through the sample X and collected by the
試料Xが存在する領域を透過した透過光は、試料Xの屈折率が周囲の屈折率と異なることによって屈折させられる。図6において、試料Xを通過しない光線a,eおよび試料Xの表面に直交して入射する光線cは屈折することなく瞳変調素子5bの位相膜5hを通過するので、位相膜5hによって低減された明るさの像を結ぶ。
The transmitted light transmitted through the region where the sample X exists is refracted by the fact that the refractive index of the sample X is different from the surrounding refractive index. In FIG. 6, the light rays a and e that do not pass through the sample X and the light ray c that is orthogonally incident on the surface of the sample X pass through the
一方、図6において試料Xを透過した光線b,dは、試料Xを通過した光は試料X内の微小構造により回折する回折光(図中破線で示す。)と回折しない光(0次回折光)とに分かれる。0次回折光は、瞳変調素子5bの位相膜5hを通過して減衰され、さらに位相が遅れて像面に達する。試料Xにおける回折光は位相膜5hの外側を透過するので減衰せず、かつ位相がπ/4遅れて0次回折光と同じ位置に像面に達する。
On the other hand, in FIGS. 6A and 6B, light beams b and d transmitted through the sample X are diffracted light (indicated by broken lines in the figure) and non-diffracted light (0th-order diffracted light) that are transmitted through the sample X and diffracted by a minute structure in the sample X. ). The zero-order diffracted light passes through the
これにより、試料Xを通過しなかった光は瞳変調素子5bで減衰させられて暗くなり、試料Xを通過した光は0次回折光と回折光の両方の位相遅れ量が同じなので両者の位相差は0となり、干渉して、試料Xを通過しなかった光より明るい像を形成する。すなわち、試料Xが細胞である場合、細胞は明るさムラがなく等方的であるため、図7に示されるように、回折光を利用することにより細胞内の微細構造まで観察可能な明るい像を得ることができる。
As a result, the light that has not passed through the sample X is attenuated by the
この場合において、ステージ3に載置された容器2の天板2aが何らかの原因で傾斜あるいは湾曲していた場合には、射出領域から射出され、天板2aにおいて反射され、試料Xを通過することなく対物レンズ5aによって集光された光が位相膜5hを通過しないことが発生する。例えば、図8に示されるように、瞳変調素子5bにおける射出領域の投影像(図中ハッチングで示す。)が位相膜5hから外れてしまう。このような場合には、上記の干渉が発生しないので、試料Xをその他の部位から際立たせた像を得ることができない。
In this case, if the
このような場合に、本実施形態によれば、固定マスク6c1に対して可動マスク6c2を径方向に移動させることにより、射出領域を径方向に移動させて、天板2aにおいて反射され、対物レンズ5aによって集光された光が位相膜5hを通過するように位置を調節することができる。
In such a case, according to the present embodiment, by moving the movable mask 6c2 in the radial direction with respect to the fixed mask 6c1, the emission area is moved in the radial direction, and the reflected light is reflected on the
さらに具体的には、可動マスク6c2を径方向に移動させると撮像素子5dにより取得される像の明るさの平均値が図9に示されるように変動する。
すなわち、
(1)可動マスク6c2の開口6e2が光軸Aに近いときには対物光学系5の枠などでけられるため、像の明るさの平均値は低く、
(2)けられが少なくなると、像の明るさの平均値は上昇し、
(3)けられがなくなると、像の明るさの平均値は一定となり、
(4)投影像が位相膜5hに一致すると、像の明るさの平均値が一旦低下する。
(5)投影像が位相膜5hから外れると、像の明るさの平均値が再度一定になり、
(6)可動マスク6c2の開口6e2が光軸Aから離れると明るさ絞り5eによってけられるようになり、像の明るさの平均値は低下していく。More specifically, when the movable mask 6c2 is moved in the radial direction, the average value of the brightness of the image acquired by the
That is,
(1) When the opening 6e2 of the movable mask 6c2 is close to the optical axis A, it is cut off by the frame of the objective
(2) When the blur is reduced, the average value of the brightness of the image increases,
(3) When no blurring occurs, the average brightness of the image becomes constant,
(4) When the projected image coincides with the
(5) When the projected image deviates from the
(6) When the aperture 6e2 of the movable mask 6c2 moves away from the optical axis A, the aperture is cut by the
したがって、可動マスク6c2を径方向に移動させて上記(4)の位置を検出することにより、射出領域の投影像を位相膜5hに一致させることができる。そして、この作業を4つの可動マスク6c2についてそれぞれ行うことにより、全ての方向において射出領域の投影像を位相膜5hに重なる位置に配置することができる。
すなわち、本実施形態に係る観察装置1によれば、ステージ3に搭載する容器2の天板2aが何らかの原因によって傾いたり変形したりしていたとしても、他の部位から試料Xを際立たせた高コントラストの像による観察を行うことができるという利点がある。Therefore, by detecting the position (4) by moving the movable mask 6c2 in the radial direction, the projected image of the emission area can be made to coincide with the
That is, according to the
なお、本実施形態においては、可動マスク6c2のみを移動させることとしたが、これに代えて、LED光源6aとマスク6cとを一体的に移動することにしてもよい。これにより、LED光源6aからの光を効率よく利用することができる。
また、本実施形態においては、可動マスク6c2の開口6e2の径方向の位置を制御部によって調整することとしたが、これに代えて、手動で調整するものを採用してもよい。Note that, in the present embodiment, only the movable mask 6c2 is moved, but instead, the LED
Further, in the present embodiment, the position of the opening 6e2 of the movable mask 6c2 in the radial direction is adjusted by the control unit, but instead, a manually adjusted one may be adopted.
また、本実施形態においては、固定マスク6c1に対して可動マスク6c2を径方向に移動させることにより、開口6e2を径方向に移動させることとしたが、これに代えて、図10から図12に示されるように、可動マスク6c2を光軸A回りに回転させることにより、開口6e2を径方向に切り替えることにしてもよい。 In the present embodiment, the opening 6e2 is moved in the radial direction by moving the movable mask 6c2 in the radial direction with respect to the fixed mask 6c1, but instead of this, FIGS. As shown, the opening 6e2 may be switched in the radial direction by rotating the movable mask 6c2 around the optical axis A.
すなわち、固定マスク6c1には、図11に示されるように、周方向に等間隔を開けた4箇所に扇形状の開口6e1が径方向に間隔をあけて複数設けられ、可動マスク6c2には、図12に示されるように、固定マスク6c1の開口6e1と等しい数だけ周方向および径方向に異なる位置に、開口6e2が設けられている。可動マスク6c2は、図10に示されるように、積層状態に4枚配置され、固定マスク6c1の周方向の各位置の開口6e1に対応して、個別に回転可能に備えられている。すなわち、可動マスク6c2は、図12に示される形態のものがその開口6e2の位置を略90°ずつ異ならせて4枚積層されている。 That is, as shown in FIG. 11, the fixed mask 6c1 is provided with a plurality of fan-shaped openings 6e1 at equal intervals in the circumferential direction and spaced apart in the radial direction, and the movable mask 6c2 has As shown in FIG. 12, openings 6e2 are provided at positions different in the circumferential direction and the radial direction by the same number as the openings 6e1 of the fixed mask 6c1. As shown in FIG. 10, four movable masks 6c2 are arranged in a stacked state, and are individually rotatably provided corresponding to the openings 6e1 at respective positions in the circumferential direction of the fixed mask 6c1. That is, four movable masks 6c2 having the form shown in FIG. 12 are stacked with the positions of the openings 6e2 being different by approximately 90 °.
固定マスク6c1の周方向の各位置の開口6e1に対応する可動マスク6c2を回転させることにより、図13に示されるように、可動マスク6c2のいずれかの開口6e2を択一的に固定マスク6c1のいずれかの開口6e1に一致させることができ、これによって、上記と同様に射出領域を径方向に移動させることができる。図13は、固定マスク6c1の周方向の一方向に配置されている固定マスク6c1と対応する可動マスク6c2との位置関係の一例を示している。 By rotating the movable mask 6c2 corresponding to the opening 6e1 at each position in the circumferential direction of the fixed mask 6c1, as shown in FIG. 13, one of the openings 6e2 of the movable mask 6c2 can be selectively used as the fixed mask 6c1. The opening can be made to coincide with any one of the openings 6e1, whereby the emission region can be moved in the radial direction as described above. FIG. 13 shows an example of the positional relationship between the fixed mask 6c1 arranged in one direction in the circumferential direction of the fixed mask 6c1 and the corresponding movable mask 6c2.
また、上記実施形態においては可動マスク6c2の移動によって射出領域を切り替えることとしたが、これに代えて、図14に示されるように、径方向に配列された複数のLED光源(光源部)6aを図10と同様の固定マスク6c1の各開口6e1に対応して配置しておき、点灯するLED光源6aを切り替えることにより射出領域を径方向に移動させることにしてもよい。固定マスク6c1の各開口6e1の間には、隣接するLED光源6aからの光の入射を阻止するように遮光壁6gが設けられている。この場合、制御部(照明位置可変機構)によって、LED光源6aの点灯が制御されるようになっている。
In the above-described embodiment, the emission area is switched by moving the movable mask 6c2. Alternatively, as shown in FIG. 14, a plurality of LED light sources (light source units) 6a arranged in the radial direction may be used. May be arranged corresponding to each opening 6e1 of the fixed mask 6c1 as in FIG. 10, and the emission area may be moved in the radial direction by switching the
また、図15に示されるように、径方向に配列されたLED光源6aの光軸を相互に近接させるようにLED光源6aを傾斜して配置し、各LED光源6aにコリメートレンズ6hを取り付けるとともに、拡散板6bとコリメートレンズ6hとの間に各LED光源6aからの光を相互区画する導光路(照明領域制限部、光学接続機構)6iを設けることにしてもよい。図15に示す例では、導光路6iが、コリメートレンズ6hから拡散板6bに向かって徐々に狭くなる横断面形状を有しており、LED光源6aが大きくても拡散板6b近傍における射出領域を小さく限定することができる。これにより、コリメートレンズ6hの焦点距離を短くすることができて、コリメートレンズ6hから拡散板6bまでの距離を短くして、照明光学系6の高さを抑えることができる。
As shown in FIG. 15, the
この場合、導光路6i内面を鏡面により構成してもよいし、ガラスロッドによって埋めてもよい。また、拡散板6bの上側に負のパワーのレンズを配置して拡散角を広げることにしてもよい、
In this case, the inner surface of the
また、硬質の導光路6iに代えて、図16に示されるように、ライトガイドファイババンドル(照明領域制限部)6kを採用してもよい。この場合、ライトガイドファイババンドル6kを構成する各ライトガイドファイバ(光学接続機構)6k1の射出開口数により、射出される光が拡がるので、拡散板6bを備えなくてもよい。この場合、光源となるLED光源6aの配置の自由度を向上して、比較的離れた位置に配置することができ、試料Xの温度上昇を防止することができる。
Further, instead of the hard
また、上記各実施形態においては、対物光学系5の光軸A回りに周方向4箇所に照明光の射出領域を設定したが、これに代えて、1箇所以上の任意の数だけ設けることにしてもよい。
また、位相膜5hを輪帯状に配置したが、射出領域の数に合わせて周方向に間隔をあけた複数の扇状の位相膜5hを配置してもよい。Further, in each of the above embodiments, the emission area of the illumination light is set at four places in the circumferential direction around the optical axis A of the objective
Although the
また、位相膜5hにおいて光の位相をπ/4だけ遅らせることとしたが、これに代えて、3π/4だけ遅らせることにしてもよい。これにより、0次回折光に対する回折光の位相遅れをπとすることができ、0次回折光と回折光との干渉によって、試料Xの領域が周囲より暗くなることで際立たされた画像を取得することができる。
Although the phase of the light is delayed by π / 4 in the
1 観察装置
5 対物光学系
5b 瞳変調素子
6 照明光学系
6a LED光源(光源、光源部)
6c1 固定マスク(照明領域制限部)
6c2 可動マスク(照明位置可変機構)
6e1 開口(射出領域、窓部)
6e2 開口(射出領域、窓部)
6i 導光路(照明領域制限部、光学接続機構)
6k ライトガイドファイババンドル(照明領域制限部)
6k1 ライトガイドファイバ(光学接続機構)
A 光軸
X 試料
6c1 Fixed mask (Illumination area limiting part)
6c2 Movable mask (variable illumination position mechanism)
6e1 opening (injection area, window)
6e2 opening (injection area, window)
6i Light guide path (illumination area limiter, optical connection mechanism)
6k light guide fiber bundle (illumination area limiter)
6k1 light guide fiber (optical connection mechanism)
A Optical axis X Sample
Claims (9)
該照明光学系から射出された前記照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において前記照明光学系とは別経路で撮影する対物光学系とを備え、
該対物光学系が、瞳面近傍に部分的に透過率を低下させかつ光の位相を変調する瞳変調素子を備え、
前記照明光学系が、光源と、該光源からの光を特定の射出領域に制限する照明領域制限部と、該照明領域制限部による前記射出領域を前記対物光学系の光軸に直交する方向に調節可能な照明位置可変機構とを備える観察装置。An illumination optical system that emits illumination light upward from below the sample,
An objective optical system configured to photograph the transmitted light transmitted through the sample by reflecting the illumination light emitted from the illumination optical system above the sample and below the sample by a different path from the illumination optical system. ,
The objective optical system includes a pupil modulation element that partially reduces transmittance and modulates the phase of light in the vicinity of the pupil plane,
The illumination optical system, a light source, an illumination area limiting unit that limits light from the light source to a specific emission area, and the emission area by the illumination area limitation unit in a direction orthogonal to the optical axis of the objective optical system. An observation device comprising an adjustable illumination position variable mechanism.
前記照明位置可変機構が前記マスクを移動させる請求項1または請求項2に記載の観察装置。The illumination area limiting unit is a mask,
The observation device according to claim 1, wherein the illumination position variable mechanism moves the mask.
前記照明領域制限部が、各前記光源部からの前記照明光を前記光軸に直交する方向に異なる前記射出領域から射出させるように制限し、
前記照明位置可変機構が、前記光源部を択一的に点灯させる請求項1に記載の観察装置。The light source includes a plurality of light source units,
The illumination region restriction unit restricts the illumination light from each of the light source units to be emitted from a different one of the emission regions in a direction orthogonal to the optical axis,
The observation device according to claim 1, wherein the illumination position variable mechanism selectively turns on the light source unit.
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